水利航道晝夜監(jiān)控系統(tǒng)解決方案激光與紅外

1、jt京索斯克翳技產(chǎn)品解決方案*尺度決定禹度JJ第16頁第1部分 索斯克航道全天候攝像系統(tǒng)應(yīng)用背景中國是世界上較早利用水運(yùn)的國家之一，隨著水運(yùn)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國正建設(shè)“智 慧港航”系統(tǒng)和“數(shù)字水利”系統(tǒng)，全面構(gòu)建港航、水利系統(tǒng)的數(shù)字化智能化監(jiān)管系統(tǒng)，有 效解決對(duì)可能或正在發(fā)生的汛情、險(xiǎn)情、災(zāi)情進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，及時(shí)采取預(yù)防與補(bǔ)救 措施，可全面提高防汛抗洪工作的有效性和可靠性，對(duì)減少洪水災(zāi)害、緩解防洪抗旱壓 力、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全；積極主動(dòng)而有效的打擊非法采砂、非法捕魚及非法偷運(yùn)等 違法犯罪行為，保證港道水利系統(tǒng)監(jiān)管部門實(shí)時(shí)有效的了解船只的正常行駛，超重情況， 求救搜索和準(zhǔn)確定位，對(duì)進(jìn)入?yún)^(qū)域的

2、船牌號(hào)做記錄，以備查詢。遠(yuǎn)程視頻全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)航道和水利監(jiān)管部門的各個(gè)水系的港航互通，聯(lián)接 成網(wǎng)，改善航運(yùn)質(zhì)量和航運(yùn)效率，保障航行中船只安全，促進(jìn)航行平安，保障航道暢通 無阻。積極打造全天候可視化智慧航道系統(tǒng)對(duì)航道測(cè)量數(shù)據(jù)、航標(biāo)狀態(tài)以及航道視頻進(jìn) 行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)有效提高航道維護(hù)質(zhì)量和外場(chǎng)管理力度有著重要作用。智慧航道的遠(yuǎn)程晝夜監(jiān)控系統(tǒng)在江河航道、海上沿線、內(nèi)湖沿岸等水利港航系統(tǒng)的 具體應(yīng)用包括全天候遠(yuǎn)距離夜視系統(tǒng)、后臺(tái)遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)、智能IVS分析預(yù)報(bào)警系統(tǒng)、地理GIS系統(tǒng)、無線遠(yuǎn)程交互式通訊系統(tǒng)、多媒體技術(shù)的數(shù)字化發(fā)布系統(tǒng)等專業(yè)技術(shù)系 統(tǒng)構(gòu)成，是港航水利信息基礎(chǔ)建設(shè)和信息自動(dòng)化的高度集成

3、。晝夜高清視頻圖像整合監(jiān) 控系統(tǒng)是對(duì)數(shù)字航道的補(bǔ)充，可以在各種惡劣氣候環(huán)境下24小時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)記錄航道現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)航標(biāo)狀況、船舶航行狀況、非法采砂和占用航道等現(xiàn)象，為航道 暢通、大橋安全、防汛抗洪、水上救助、水資源管理、水利設(shè)施安全、水體環(huán)境監(jiān)測(cè)提 供良好的管理，以及針對(duì)航道內(nèi)發(fā)生的突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)狀況實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程應(yīng)急指揮調(diào)度功能， 同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)和環(huán)保監(jiān)測(cè)設(shè)備及系統(tǒng)的有效聯(lián)動(dòng)，獲取相關(guān)的污染指標(biāo)數(shù)據(jù)并和視頻形 成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)備份，作為海洋、海事、航道管理、水利部門、水運(yùn)部門、防汛抗旱三防 應(yīng)急指揮等部門領(lǐng)導(dǎo)提供決策和執(zhí)法的依據(jù)。目前索斯克研發(fā)量產(chǎn)的航道水利專用全天候攝像系統(tǒng)為首個(gè)針對(duì)航道水利研

4、發(fā)設(shè)計(jì)的監(jiān)控設(shè)備，現(xiàn)已經(jīng)成功的應(yīng)用宜昌航道等個(gè)別重要航段，該產(chǎn)品的普及和應(yīng)用為我國 航道和水利的綜合自動(dòng)化全天候管理做出了卓越貢獻(xiàn)；索斯克愿意攜業(yè)內(nèi)各設(shè)計(jì)系統(tǒng)專 業(yè)人士和系統(tǒng)集成商為港行、水利部門的信息化、智慧化建設(shè)貢獻(xiàn)力量。第2部分港航水利全天候攝像系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)原則本產(chǎn)品設(shè)計(jì)以港航水利等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，用最佳產(chǎn)品設(shè)計(jì)方 案體現(xiàn)其實(shí)用性和最高性價(jià)比，是本方案設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想，也是本方案設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)和追求 的目標(biāo)。本設(shè)計(jì)主要目的達(dá)到最佳的效果和最優(yōu)的性能價(jià)格比。1. 透霧性：本產(chǎn)品設(shè)計(jì)首先滿足航道和水利監(jiān)控的透霧實(shí)際需求，由于航道和水利行業(yè)的自身特點(diǎn)決定了其視頻監(jiān)控系

5、統(tǒng)需具備穿透中等氣候及中小型水霧或霾。這對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及應(yīng)用提出 了很高要求。索斯克開發(fā)的航道水利專用全天候夜視設(shè)備從激光紅外到雙波段紅外熱成像設(shè)備均 具備良好的透霧性能。紅外激光全天候夜視設(shè)備透霧性能及其原理如下：由于看遠(yuǎn)景時(shí)每天空氣質(zhì)量不同，為不影響航道和水利監(jiān)控的觀察能力，在通常狀況下鏡頭遇到霧、雨水、塵等問題，觀察能力距離大大 縮小，交通專用日夜鏡頭和專用CCD或CMOS系統(tǒng)（以下將兩者簡稱為航道水利專用透霧成像系統(tǒng)）利用透霧、透塵的增強(qiáng)功能，才能有效改善晝夜雨霧天氣的成像效果。其透霧原理為：航道水利專用透霧成像系統(tǒng)具有自動(dòng)修正物體光線的縱向色差，保證了物體 光的RGB信號(hào)不偏差，即保證了

6、任何光點(diǎn)的清晰度，即使在水、霧等穿透過程不斷產(chǎn)生新的縱 向色差，也能改善更佳效果，再利用單色（黑白）圖像表達(dá)空間的能量，使透霧能力超過能見度 的倍率以上。透過云霧、水氣拍攝物體，相當(dāng)于透過了兩重透鏡（水珠與實(shí)際透鏡），除了 R光線可以正確聚焦在CCD成像面上，RGB光線中的GB均無法正常的投射在 CCD成像面上，這樣就造成 了普通模式鏡頭無法正常、清晰的得到云霧、水氣中的圖像，鐵路專用成像系統(tǒng)不但在日夜功能 上和自動(dòng)修正縱向色差上的特殊功能，使透霧技術(shù)及原有的日夜功能，對(duì)白天彩色RGB及夜晚的IR能量進(jìn)行更精確的縱向色差調(diào)整，使RGB及IR等大自然能量更準(zhǔn)確、集中到鏡頭和CCD成像版面上，從而

7、達(dá)到透過云霧、水氣拍攝航道環(huán)境及目標(biāo)圖像。雙波段紅外熱成像設(shè)備，屬于被動(dòng)紅外夜視技術(shù)的一種，其原理是采用一類內(nèi)光電效應(yīng)半導(dǎo)體器件作探測(cè)器，將物體輻射的紅外圖像轉(zhuǎn)換成電荷圖像，經(jīng)信息處理后，由顯示器件轉(zhuǎn)換成人 眼可見圖像。熱成像原理是利用目標(biāo)與周圍環(huán)境之間由于溫度或發(fā)射率的差異所產(chǎn)生的熱對(duì)比度 進(jìn)行成像的，并非通過光的折射及反射實(shí)現(xiàn)成像功能；因此該類設(shè)備具有優(yōu)秀的透霧功能。2. 實(shí)用性：本產(chǎn)品設(shè)計(jì)滿足航道水利監(jiān)控管理工作的實(shí)際需要，如船流量的辨別、逆船大燈 方向不會(huì)產(chǎn)生大面積圖像泛白現(xiàn)象、夜間夜視的望遠(yuǎn)性、鏡頭的自動(dòng)晝夜后焦切換功能和設(shè)備的 自動(dòng)聚焦成像功能，能減少人為控制的時(shí)間差和勞動(dòng)強(qiáng)度等。

8、3. 先進(jìn)性：本產(chǎn)品設(shè)計(jì)首先了解和預(yù)見到今后幾年的航道和水利發(fā)展全天候監(jiān)控方面提出的 要求，適應(yīng)科技發(fā)展的方向，具有一定的超前性的可擴(kuò)展性，在發(fā)展過程中可以不斷擴(kuò)充，使整 套系統(tǒng)在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)與科技發(fā)展相適應(yīng)，具有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展?jié)摿λx擇的設(shè)備應(yīng)在系統(tǒng)實(shí)施若 干年后，亦能保持其功能完善、齊全，不至于落后。4. 可靠性：產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性是指系統(tǒng)抵御外界干擾的能力及受外界干擾時(shí)的恢復(fù)能力。鑒于該產(chǎn)品的應(yīng)用性質(zhì)，其運(yùn)行可靠性得到充分保證。因此該產(chǎn)品系統(tǒng)必須可靠地、能連續(xù)地運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)在成本接受的條件下，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備選擇、產(chǎn)品供應(yīng)商的技術(shù)服務(wù)及維修響應(yīng)能 力等各方面均應(yīng)嚴(yán)格要求，使得故障發(fā)生的可

9、能性盡可能少。即便是出現(xiàn)故障時(shí)，影響面也要盡 可能小。系統(tǒng)具有耐高溫、抗寒、散熱排風(fēng)及高度抗干擾等基本功能，使用的各類電氣接線端子、 過載、漏電及斷路保護(hù)等裝置，均符合國家有關(guān)電氣安全標(biāo)準(zhǔn)要求。且所有使用的技術(shù)和設(shè)備， 必須是已經(jīng)被證明為“成熟而且面向工程的”，需要充分考慮施工中可能遇到的各種情況，避免各種不穩(wěn)定因素，確保工程質(zhì)量。5. 效率性：航道水利監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用最終目的是為了增加航道和水利監(jiān)管部門監(jiān)管的安全力度和執(zhí)法力度，最大限度地節(jié)約人力，從而提高監(jiān)管效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。因此該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分體現(xiàn)“科技服務(wù)與人”的設(shè)計(jì)理念，保證系統(tǒng)的有效、高效運(yùn)作。6. 規(guī)范性：由于本產(chǎn)品是一個(gè)嚴(yán)格的

10、綜合性系統(tǒng)化產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)與施工過程中參考了各方面的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，嚴(yán)格遵從各項(xiàng)技術(shù)規(guī)定，做好產(chǎn)品系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)工。一切從實(shí)際出發(fā)，使智能系統(tǒng)具有較高的實(shí)用效能；這也是航道水利全天候成像系統(tǒng)在當(dāng)今之所以能迅速興起并發(fā)展的 關(guān)鍵所在。7. 易維護(hù)性：系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮其易維護(hù)性，以確保系統(tǒng)在使用過程中出現(xiàn)故障時(shí)能在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)運(yùn)行。該系統(tǒng)產(chǎn)品應(yīng)具備體積小、重量輕備用機(jī)更換方便，整機(jī)外部調(diào)試方便，無需拆機(jī)調(diào)試，具備斷電保護(hù)和斷電記憶等功能，以方便日常維護(hù)。8. 安全性：本產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到激光與紅外應(yīng)用的安全性，因此從激光封裝到準(zhǔn)直出光經(jīng)過多道安全調(diào)試及處理環(huán)節(jié)，紅外散熱處理工藝也極為苛求，是

11、同類產(chǎn)品中首款在公安部電 子產(chǎn)品檢測(cè)中獲得激光專項(xiàng)安全檢測(cè)認(rèn)證條款的激光類產(chǎn)品。第3部分設(shè)計(jì)依據(jù)公安部航道水利產(chǎn)品行業(yè)生產(chǎn)規(guī)定特種行業(yè)與產(chǎn)品生產(chǎn)管理規(guī)定中華人民共和國航道法中華人民共和國航道安全法實(shí)施條例中華人民共和國航道管理?xiàng)l例港口與港道水文規(guī)范JTS 145-2-2013公安交通指揮系統(tǒng)工程建設(shè)通用程序和要求(GA/T651-2006)交通安全違法行為圖像取證技術(shù)規(guī)范(GA/T832-2009 )公安部關(guān)于公安交通指揮中心建設(shè)與發(fā)展的若干意見公安部公安計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)“九五”規(guī)劃公安部交通管理信息系統(tǒng)建設(shè)框架公安部、建設(shè)部決定2000年在全國實(shí)施以提高城市交通管理水平為中心的“暢通工程”的要

12、求國家技術(shù)監(jiān)督局測(cè)量、控制和試驗(yàn)室用電氣設(shè)備的安全要求國家技術(shù)監(jiān)督局信息技術(shù)設(shè)備的安全第4部分激光夜視系統(tǒng)詳細(xì)介紹4.1系統(tǒng)功能4.1.0支持航道水利監(jiān)控的夜間成像功能普通可見光監(jiān)控設(shè)備夜間成像截圖如下索斯克航道水利專用設(shè)備夜間成像截圖如下4.1.1支持航道水利監(jiān)控的廣角應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了多車道在鏡頭廣角時(shí)的同時(shí)監(jiān)控，夜間激光最大角度為40o,避免出現(xiàn)激光的手電筒效應(yīng)（即顯示屏幕上會(huì)出現(xiàn)一條很白很亮的光帶）既保證了夜間視頻采集的質(zhì)量，同時(shí)也不影響 到鏡頭在廣角狀態(tài)下觀測(cè)船流量的視頻效果。下圖為普通安防監(jiān)控激光設(shè)備，激光為小角度產(chǎn)生的手電筒效應(yīng)截圖F圖為索斯克專為航道水利設(shè)計(jì)的激光夜視系統(tǒng)，激光為大角度無手電筒效應(yīng)截圖4.1.2支持晝夜同一后焦功能即晝夜切換時(shí)無需人工手動(dòng)調(diào)整聚焦功能即可得到清晰圖像，為索斯克根據(jù)鐵路實(shí)際需求而 設(shè)計(jì)的人性化的系統(tǒng)功能，既能得到清晰圖像又為即時(shí)抓住圖像采集時(shí)機(jī)贏得了有效時(shí)間，避免 了晝夜切換時(shí)后焦不清晰而帶來的大量人工浪費(fèi)，有效降低了操作人員的工作強(qiáng)度。下圖為普通安防監(jiān)控激光設(shè)備，不支持晝夜切換同一后焦功能的截圖轉(zhuǎn)下